OBRABOTKAMETALLOV Vol. 28 No. 1 2026 285 MATERIAL SCIENCE соотношением углерода и хрома в порошковой смеси. Максимальное значение микротвердости 1570 HV0,2 было получено с использованием состава 3. Здесь следует отметить, что микротвердость основного металла составляет 200 HV0,2, т. е. было достигнуто примерно как минимум четырехкратное увеличение твердости поверхности. Известно, что эксперименты по поверхностной цементации в той же стали дали максимальную твердость 900…1000 HV0,2 [16–19]. Таким образом, еще более высокая твердость, полученная в нашей работе, указывает на формирование карбидов хрома на поверхности стали. Представленные результаты показывают, что при формировании многокомпонентных поверхностных слоев металла может происходить одновременное образование нескольких основных фаз, различающихся морфологией, элементным и фазовым составами, типом и параметрами кристаллической решетки. Известно также, что охлаждение и кристаллизация расплава в сварочной ванне происходят с высокой скоростью. Вследствие кратковременности существования расплава и обусловленной этим высокой локальной неоднородности концентрации компонентов процессы фазообразования чаще всего не доходят до завершения, и большинство реакций в зоне переплава легирующей пасты и металла не достигают полностью равновесного состояния, в том числе характеризующегося равномерным распределением элементного состава внутри образующихся фаз. Все основные фазы, обнаруженные в работе, характеризуются неоднородностью элементного состава и параметров кристаллической решетки. Однако с учетом этих особенностей структурно-фазовое состояние наплавки можно считать «квазиравновесным», поскольку для изменения его параметров требуется дополнительное внешнее воздействие (температура, давление и др.). Эти особенности требуют разработки подходов к описанию сложного структурно-фазового состояния и соответствующих физико-механических свойств. Фактически полученное состояние может быть представлено в виде сложного структурно-фазового композита. Тот факт, что значения микротвердости наплавки существенно изменяются на разных расстояниях от поверхности наплавки, свидетельствует о градиентном характере структурно-фазового состояния такого композита. В данном случае HV фактически позволяет выявить интегральные значения микротвердости, формируемой легирующей системой Fe-Cr-C с учетом получаемых размеров отпечатков (от 10 до 15 мкм). В области взаимодействия с индентором попадают различные элементы композита в разных вариациях. Авторы исследований [6–18] сообщают, что первичные карбиды M7C3 классифицируются по двум морфологиям, включая стержнеобразные и лезвиеобразные формы в системах FeCr-C. На рис. 5 морфология первичного карбида (Cr,Fe)7C3 переходит от лезвиеобразной к стержнеобразной в зависимости от содержания углерода в составе обмазки (табл. 1). Морфология затвердевания и характер роста легированного металла контролируются термическими условиями сварочной ванны [17]. Формирование и рост первичных карбидов (Cr,Fe)7C3 в процессе затвердевания происходят с их длинными осями, параллельными направлению теплового потока. При более низком содержании углерода количество центров зарождения первичных карбидов (Cr,Fe)7C3 уменьшается, а направление их роста становится случайным. Первичные стержни карбида (Cr,Fe)7C3 выглядят как лезвия, когда их оси перпендикулярны поверхности наблюдения. С повышением содержания углерода в составе насыщающих обмазок (табл.1) увеличивается количество центров зарождения первичных карбидов и изменение морфологии со стержневой на лезвийную. С понижением температуры вокруг первичной границы зерен (Cr,Fe)7C3 появляются эвтектические колонии, как показано на рис. 5. Следовательно, эти фазы имеют гиперэвтектическую структуру, содержащую первичный (Cr,Fe)7C3 и эвтектические колонии аустенита плюс (Cr,Fe)7C3. Кроме того, поверхностная доля карбидов, по данным работ [6–17], увеличилась с 33,8 до 86,1 % при повышении содержания углерода с 3,73 до 4,85 масс. %. Для неэвтектического состава температура ликвидуса сплава значительно выше эвтектической температуры. Таким образом, соответствующая первичная фаза, имеющая большее переохлаждение, имеет тенденцию расти быстрее, чем эвтектика [6–10]. Сравнение рис. 4, а, б показывает, что увеличение
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1